[发明专利]一种适用于突发通信的过采样率盲估计方法

权利要求书

1.一种适用于突发通信的过采样率盲估计方法，其特征在于：包括：突发信号检测、补零处理、平均周期图、偏移消除OSR参数估计过程，具体步骤如下：

(1)突发信号检测

对突发信号进行鉴别和切割去除噪声段，并从检测到的突发信号中提取突发信号段；突发信号检测模块包括以下步骤：

步骤1.1：计算每一信号采样点的功率；

p(n)＝x(n)·x^*(n)0≤n≤L_whole (1)

其中x(n)表示接收到的信号，L_whole是整个接收序列的长度，x^*(n)表示x(n)的复共轭值，n为采样序号；

步骤1.2：对信号的功率序列应用移动平均窗处理，并在窗口内的样本生成平均功率；设移动平均窗长为L，平均功率表示为：

步骤1.3：设置一个功率判决门限阈值p_th，由平均功率的大小判决出突发信号；

步骤1.4：通过使用判决门限阈值来识别出突发信号的开始和结束；n′由1开始增大，当p_av(n′)＞p_th时，n′为突发信号的起始位置；当p_av(n′)＜p_th时，n′为突发信号的结束位置；在识别突发信号之后，信号的功率将由式(3)计算

其中，表示识别出的第i段突发信号，是突发信号的复共轭函数，L_i为第i段突发信号的长度；

步骤1.5：与控制器的信息交换；需要传递给控制器每个突发信号段的长度；

(2)补零处理

时域的零填充等价于频域的插值；在序列末尾进行零填充后，信号频谱的分辨率将得到提高；控制器需要知道每个段的L_i，即使各段突发信号的长度不一样，仍能通过补零处理使各段信号保持一致的长度，充分利用接收到的突发信号进行盲估计；

补零后待处理信号的长度从L_i扩展到N_point，N_point为补零后的信号长度；补零后的信号功率为p′_i(n)，由式(4)给出

设OSR为ε，DFT的大小为N_point，周期图中代表OSR的峰值出现在1/ε′处，预设的过采样率估计误差为A_threshold，满足公式(5)

|ε′-ε|≤A_hreshold (5)

在周期图频谱中，距离OSR最近的两个频率位置是1/ε′+1/N_point和1/ε′-1/N_point，最小的DFT规模N_point满足不等式：

N_point的最小值需要满足条件：

由式(7)可知，N_point的值与估计误差精度A_threshold和OSR值有关；

(3)平均周期图

对补零后的功率信号p′_i(n)进行平均周期图运算，功率信号p′_i(n)的平均周期图由式(8)和(9)计算；在对第i段的功率信号进行加零处理后，通过DFT变换计算功率信号p′_i(n)的周期图P_i(f)；

其中f是归一化频率，K是突发信号的总段数；e是自然指数的底e＝2.7182818284590452，j是虚数项；

然后对各段信号的周期图进行平均，平均周期图表示为公式(9)

通过计算平均周期图获得OSR波峰可能发生的范围，需要将OSR范围信息传递给控制器用于下一步的偏移消除模块；

(4)基于偏移消除的OSR参数估计过程：

在对斜率曲线进行补偿之前，首先需要验证干扰项是加性的干扰，周期图的分析如下：

对于信号x(t)直接进行周期图分析时，其平均周期图的数学期望表示为：

其中f是归一化频率；Γ_xx(α)是传输信号的功率密度谱函数，表示为公式(11)，W(f)是窗函数，表示为公式(12)；α是自相关频率；

E{}表示期望，l表示自相关函数的位移序数；

其中L_ω代表突发信号段的实际长度，即未加零处理前的长度；

为了从接收信号中发现隐藏的过采样率信息，用四阶谱代替常用的功率谱；进行四阶谱分析时，公式(11)转换为公式(13)：

周期图分析是采用Γ_pp(α)代替Γ_xx(α)；

当接收到的突发信号段数K→∞时，接收到的突发信号得到的平均周期图将接近其期望值，即其方差接近于零；即when K→∞；其中，表示信号的平均周期图，W(f-α)表示由于短突发造成的窗函数；

因此变为：

其中，是符号速率，公式(14)中，分为三部分的和，包括：和其中部分引入了在位置的OSR波峰，为OS波峰项；和是与窗函数有关的两个干扰项；取决于直流项Γ_pp(0)，为窗函数下的直流干扰，相对的称为窗函数下的非直流项。